分子標的治療による歯牙再生に関するトランスレーショナルリサーチ

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25463081
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高橋 克 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314202)
• 研究分担者: 清水 章 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00162694) ; 別所 和久 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90229138) ; 菅井 学 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (90303891)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 歯の再生 / 分子標的治療 / USAG-1 / BMP7 / C/EBPβ

研究実績の概要

過剰歯とは正常な歯数以上に存在する歯を指し、ヒトでは、通常は抜歯の適応となる疾患である。発症頻度は乳歯では0.1%以下であるのに対し、永久歯では約3%と高く、加齢変化もその要因の1つと考えられていた。歯数制御による歯の再生医療を目指し、過剰歯を有する種々の遺伝子欠損マウスの解析により、その分子機構の一端を明らかにしてきた。 Runx2-/-が胎生致死であるためCebpb-/-/Runx2+/-を用いて上顎切歯部での過剰歯の形成について解析した。組織幹細胞のひとつであるエナメル上皮幹細胞のステムセルエイジングが過剰歯形成を引き起こすことを示唆する以下の興味深い研究結果を見出した。
(1)Runx2+/-においては胎生期の上顎切歯歯胚に浸透率78％でbuddingを生じ、buddingにエナメル上皮幹細胞マーカーであるSox2陽性細胞が充満していることを見出した。Cebpb-/-/Runx2+/-ではさらにbuddingが伸長し、浸透率も100%となった。しかし、過剰歯の形成には至らずbuddingは退化消失した。
(2)Cebpb-/-マウスにおいては生後3か月以降に野生型マウスに比べて有意に上顎切歯のapical budの縮小とエナメル上皮幹細胞数の減少を認めた。さらにapical bud近傍で異所性エナメル質の増生を認めた。
(3)Cebpb-/-/Runx2+/-マウスは、生後3か月以降に初めて上顎切歯のapical bud近傍に過剰歯の形成を認めた。
Cebpb-/-マウスにおいては、apical bud近傍でエナメル上皮幹細胞がステムセルエイジングにより、未分化性を維持できなくなった。その結果、エナメル上皮幹細胞がエナメル質を分泌するエナメル上皮細胞へと分化し、apical bud近傍に異所性にエナメル質の増生を引き起こしたのではないかと考えられた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の研究計画に沿って、遺伝子欠損マウスを用いた歯数制御および歯の大きさの分子メカニズムの解析を行っていたところ、当初計画よりも進展があったため、平成２７年度に施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究を行った。

今後の研究の推進方策

平成２７年度に施行する施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究をすでに平成２６年度中に開始しているが、平成２７年度中も引き続き行うことが必要である。また哺乳類の基本歯式を有する実験動物を用いたin vivo で歯数を増加させるシステムの確立に関する研究も開始する。研究が当初計画どおりにすすまないときの対応として、遺伝性歯牙欠損症に対して有効な治療の手掛かりを探るため，歯牙欠損を呈するモデルマウスとしてRunx2遺伝子欠損マウスを用い，これまでにわれわれが報告してきた過剰歯を認めるUSAG-1遺伝子欠損マウスと交配させ，歯の形成が回復するかどうか，形態学的解析を行う．

次年度使用額が生じた理由

当初の研究計画に沿って、遺伝子欠損マウスを用いた歯数制御および歯の大きさの分子メカニズムの解析を行っていたところ、当初計画よりも進展があったため、平成２７年度に施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究を行ったそのため前倒し支払請求を行ったが、予定していた金額ほど。研究費を使用しなかったため。

次年度使用額の使用計画

今年度に研究の進行にあわせて使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Application of anti-BMP antibodies to immunohistochemical examination of fibrous dysplasia (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiso, H., Takahashi, K., Kang, Y., Sakata-Goto, T., Huang, B., Tsukamoto, H. Nakashima, Y. and Bessho, K
  • 雑誌名: J Oral Maxillofac Surg Med Path, 巻: 27 ページ: 106-111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tooth loss and atherosclerosis: The Nagahama study (2015)
  • 著者名/発表者名: Asai, K., Yamori, M., Yamazaki, T., Nakano-Araki, I., Yamaguchi, A., Takahashi, K., Sekine, A., Matsuda, F., Kosugi, S., Nakayama, T. and Bessho, K
  • 雑誌名: J Dent Res 巻: 94 ページ: 52S-58S
  • DOI: 10.1177/0022034514559127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial function provides instructive signals for activation-induced B cell fates (2015)
  • 著者名/発表者名: Kyoung-Jin Jang, Hiroto Mano, Koji Aoki, Tatsunari Hayashi, Yukiko Nambu, Eri Hara, Katsu Takahashi, Katsuhiko Itoh, Shigeru Taketani, Kazuhiko Igarashi, Akira Shimizu and Manabu Sugai
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 6 ページ: 6750
  • DOI: 10.1038/ncomms7750
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interactions between BMP-7 and USAG-1 (uterine sensitization-associated gene-1) regulate supernumerary organ formations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiso, H., Takahashi, K., Saito, K., Togo, Y., Tsukamoto, H., Huang, B., Sugai, M., Shimizu, A., Tabata, Y., Economides, AN., Slavkin, HC., Bessho, K.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 ページ: e96938
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096938
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prospective signs of cleidocranial dysplasia in Cebpb deficiency, (2014)
  • 著者名/発表者名: Boyen Huang, Katsu Takahashi, Ernest A. Jennings, Pongthorn Pumtang, Honoka Kiso, Yumiko Togo, Kazuyuki Saito, Sugai M, Akira A, Shimizu A, Kazuhisa Bessho
  • 雑誌名: J Biomed Sci, 巻: 21 ページ: 44
  • DOI: 10.1186/1423-0127-21-44.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effect of nicotine on osteoinduction by recombinant human bone morphogenetic protein-2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamura, K., Togo, Y., Kaihara, S., Hussain, A., Takahashi, K., and Bessho, K.
  • 雑誌名: Int J Oral Maxillofac Surg 巻: 43 ページ: 1022-1029
  • DOI: 10.1016/j.ijom.2014.02.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent clinical evidence of bisphosphonate-related osteomyelitis of the jaw for the risk, prevention and treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, T., Takahashi, K., Bessho, K.
  • 雑誌名: Reviews on Recent Clinical Trials 巻: 9 ページ: 37-52
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnesium calcium phosphate / β-tricalcium phosphate incorporation into gelatin scaffold, in vitro comparative study (2014)
  • 著者名/発表者名: Hussain, A., Bessho, K. Takahashi, K., and Tabata, Y
  • 雑誌名: J Tissue Eng Regen M. 巻: 8 ページ: 919-924
  • DOI: 10.1002/term.1596
  • 査読あり
• [学会発表] 遺伝性歯牙欠損症に関連した，歯の再生に向けたRunx2とUSAG-1を標的遺伝子とした遺伝子欠損マウスの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 喜早ほのか・高橋克・ 東郷由弥子・ 斎藤和幸・ 塚本容子・ 別所和久
  • 学会等名: 第５９回 日本口腔外科学会総会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2014-10-17 – 2015-10-19
• [学会発表] C/EBPβとRunx2を用いた歯の再生へ向けた基礎的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 斎藤和幸・ 高橋克・ 喜早ほのか・東郷由弥子・ 塚本容子・ 永田昌毅、
  • 学会等名: 第５９回 日本口腔外科学会総会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [図書] Feasibility of Molecularly targeted therapy for tooth regeneration: New Trends in Tissue Engineering and Regenerative Medicine- Official Book of the Japanese Society of Regenerative Medicine (2015)
  • 著者名/発表者名: 3.Takahashi, K., Kiso, H., Saito, K., Togo, Y., Tsukamoto, H., Huang, B. and Bessho, K.
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: In Tech
• [備考] 京都大学医学研究科口腔外科
  • URL: http://www.med.kyoto-u.ac.jp/organization-staff/research/doctoral_course/r-057/
• [備考] 京都大学医学部附属属病院歯科口腔外科
  • URL: http://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~oral_surg/Oral_Surg_index.html